Tổng hợp và khảo sát dẫn xuất n cacboxymetyl chitosan (n CMC) từ chitosan và axit monocloaxetic

Khóa luận tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
Công nghiệp chế biến thủy hải sản đang ngày càng phát triển trên quy
mô toàn cầu. Quy trình này bao gồm cả nuôi trồng và đánh bắt ở biển, với
một sản lượng đông lạnh rất lớn. Như vậy, tất yếu một lượng phế thải không
nhỏ bị vứt bỏ, thối rữa và do đó gây ô nhiễm môi trường. Theo ước tính lượng
phế thải tôm, cua, mai mực…hàng năm là 1,44 triệu tấn (trọng lượng
khô)[16]. Tuy vậy, chính lượng phế thải tôm, cua, mai mực này lại là nguồn
tiềm ẩn to lớn lượng chitin quý giá.
Chitin là một loại polime gồm các mắt xích N – axetyl – D –
glucozamin nối với nhau bằng liên kết β – (1,4) – glucozit. Khi tiến hành
deaxetyl hóa chitin thu được một dẫn xuất là chitosan. Nhóm axetamit trong
chitin được thay bằng nhóm amin trong chitosan.
Chitin/chitosan là những polime có nhiều tính chất đặc biệt: tính tương
hợp sinh học, phân hủy sinh học, tính kháng nấm, kháng khuẩn, không
độc…Do đó chúng được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực y học, dược phẩm,
nông nghiệp, mĩ phẩm, bảo vệ môi trường….
Có trữ lượng lớn thứ hai sau xenlulozo ước tính khoảng 100 tỉ tấn/năm
song lượng tiêu thụ chitin chỉ khoảng 1100 – 1300 tấn/năm [16]. Nguyên
nhân là do chitin có cấu trúc tinh thể chặt chẽ, có nhiều liên kết hidro trong
mạch và giữa các phân tử nên rất khó tan trong nhiều loại dung môi hữu cơ và
không tan trong nước.
Còn khi sử dụng chitosan cần phải có mặt axit để hòa tan nó thành
dung dịch, các anion phụ sinh ra hay lượng axit dư trong dung dịch đã gây ra
những khó khăn trong việc gia công và sử dụng.
Để nâng cao khả năng ứng dụng của chitin/chitosan trong đời sống,
nhiều nghiên cứu tạo các dẫn xuất chitin/chitosan ra đời và đã có nhiều ứng
dụng thực tế như: N – cacboxyl chitosan, 6 – oxy chitin, 6 - oxy chitosan…

Đinh Thị La – K30A – Hóa

1


Khóa luận tốt nghiệp
Trong phạm vi bản luận văn này, em chọn con đường nghiên cứu tổng
hợp và khảo sát dẫn xuất N – cacboxymetyl chitosan (N – CMC) từ chitosan
và axit monocloaxetic. N – CMC đã rất được quan tâm với nhiều ứng dụng
trong y học và công nghiệp thực phẩm:
 Trong y học: dùng làm màng chữa vết thương, xử lí các tổn thương
về xương, thúc đẩy quá trình tái tạo mạch máu.
 Trong công nghiệp thực phẩm: ngăn cản sự ôi thiu, giữ được hương
vị thơm ngon lâu hơn của thịt, pate…
Việt nam với nguồn thủy hải sản dồi dào, việc nghiên cứu
chitin/chitosan cũng như các dẫn xuất của nó là cần thiết nhằm mở rộng phạm
vi ứng dụng, đồng thời tận dụng lượng lớn phế thải từ ngành công nghiệp
thủy sản góp phần giải quyết ô nhiễm môi trường.

Đinh Thị La – K30A – Hóa

2


Khóa luận tốt nghiệp

Chương I – TỔNG QUAN
1.1. Những khái niệm chung về chitin/chitosan
1.1.1. Giới thiệu chung
Chitin là một loại polime thiên nhiên có trữ lượng lớn thứ hai sau
xelulozo, tên gọi “chitin” xuất phát từ tiếng Hilạp (chiton) có nghĩa là “vỏ

bọc”. Chitin được tách ra từ các loài động vật giáp xác: vỏ tôm, cua, mai
mực… được Braconot tìm thấy năm 1811. Người ta đã tính toán được thành
phần một số nguyên liệu chứa chitin như [21][22]:
Trong vỏ tôm khô có chứa 15 – 20% chitin(α), 40 – 50% muối khoáng,
30 – 40% protein.
Trong mai mực ống có chứa 30 – 40% chitin (β), khoảng 60% protein,
lượng muối khoáng còn lại rất ít.
Chitin có cấu trúc tương tự xenlulozo, nó là một amino polisaccarit
mạch thẳng với nhóm axetamit ở vị trí C2 thay cho nhóm hydroxyl ở từng
mắt xích.
Mạch phân tử xenlulozo và chitin :
OH

OH

O
O

HO
OH

O
O

HO

n

NHCOCH3

Xenlulozo

n

Chitin

Như vậy, chitin gồm các mắt xích N – axetyl – D – glucozamin nối với
nhau bằng liên kết β – (1,4) – glucozit. Nó còn có tên gọi là : 2 – axetamino –
2 – deoxy – β – D – glucozamin.
Chitosan là dẫn xuất deaxetyl hóa của chitin, nhóm axetamit ở vị trí C2
được thay bằng nhóm amino. Mạch phân tử chitosan dưới đây:
OH

O
O

HO
NH2

Đinh Thị La – K30A – Hóa

n

3


Khóa luận tốt nghiệp
Như vậy, chitosan gồm các mắt xích D – glucozamin nối với nhau bằng
liên kết β – (1,4) – glucozit. Nó còn có tên gọi là 2 – amino – 2 – deoxy – β –
D – glucozamin.

Trong thực tế, chitin và chitosan cùng tồn tại trong một phân tử polime.
Nghĩa là, trong chuỗi polime vừa có mắt xích β – (1,4) – N – axetyl – D –
glucozamin vừa có mắt xích β – (1,4) – D – glucozamin. Điều này phụ thuộc
vào độ axetyl hóa (DA) hoặc deaxetyl hóa (DDA). Khi polime có tỉ lệ mắt
xích β – (1,4) – N – axetyl – D – glucozamin nhiều hơn thì được gọi là chitin
và ngược lại là chitosan.
Người ta phân biệt chitin và chitosan bằng cách: trong mắt xích β –
(1,4) – D – glucozamin có nhóm amino (- NH2) nên chitosan dễ tan trong
dung dịch axit như HCl loãng, CH3COOH 1%, HCOOH 1%, còn chitin
không có đặc điểm trên. Tính tan của chitin/chitosan trong dung dịch axit
loãng tăng dần theo chiều tăng của tần suất xuất hiện nhóm amin trong mắt
xích phân tử.
Ngoài ra, còn có thể phân biệt bằng giá trị độ axetyl hóa (DA) hoặc
deaxetyl hóa (DDA), với DA + DDA = 1. Nếu DA > 50% thì đó là chitin, DA
< 50% là chitosan.
Bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, người ta xác định được chitin tồn tại
trong tự nhiên với 3 dạng : α – chitin, β – chitin, γ – chitin [21].
Dạng α – chitin : Mạng mạch polime sắp xếp song song ngược chiều
nhau từng cặp (một mạch xuôi, một mạch ngược).
Dạng β – chitin : Mạng mạch polime sắp xếp song song cùng chiều nhau
Dạng γ – chitin : Mạng mạch polime sắp xếp song song từng đôi, ở
giữa có một mạch ngược chiều.

 - Chitin

Đinh Thị La – K30A – Hóa

 - Chitin

- Chitin +

4


Khóa luận tốt nghiệp
Phổ biến trong tự nhiên là dạng α–chitin có cấu trúc bền vững, còn hai
dạng β và γ–chitin thì ít gặp hơn và chuyển thành dạng α tùy theo điều kiện
xử lý.
β - chitin chuyển thành dạng α – chitin trong dung dịch HClđặc 6M.
γ – chitin chuyển thành dạng α – chitin trong dung dịch bão hòa
LiSCN.
Tuy vậy, cả 2 dạng β và γ – chitin khá bền vững trong dung dịch NaOH
1,25M và HCl 1,75M.
Cả ba dạng chitin này có mối quan hệ mật thiết với các chức năng sinh
học của động vật: α – chitin được tìm thấy ở các lớp vỏ các loài chân đốt và
liên kết chặt chẽ với protein tạo lớp vỏ cứng. Còn β và γ – chitin được tìm
thấy ở những phần mềm.
1.1.2. Tính chất vật lí
α – chitin ở thể rắn, xốp, nhẹ, có thể say nhỏ thành bột mịn có màu
trắng hoặc vàng, không mùi vị.
β – chitin cũng có những tính chất trên nhưng khá dai, ít xốp hơn, khó
nghiền nhỏ hơn.
Chitin không tan trong nước và các dung môi thông thường khác mà
chỉ tan trong dung dịch chứa LiCl như: N,N – dimetyl axetamit (DMAc)
chứa 5 – 10% LiCl và N – metyl pirolidone (NMP). Hỗn hợp DMAc và NMP
có chứa 5 – 8% LiCl thường được sử dụng khi gia công màng chitin [10].
Kifune và cộng sự [8] đã tìm thấy hệ dung môi hòa tan chitin là
tricloaxetic (TCA) và clohidrocacbon như: clometan, diclo metan, 1,1,2 triclometan.TAC với nồng độ 25 – 75% hòa tan hỗn hợp 1 – 10% chitin ở
nhiệt độ phòng.
Tokura.S [26] đã sử dụng hệ dung môi là axit fomic (FA) – diclo axetic

(DCA); diclopropyl ete làm hệ dung môi hòa tan chitin.
Một số hệ dung môi khác cũng đã được sử dụng để hòa tan chitin như:
axit tricloaxetic – dicloetan; axit fomic – axit dicloaxetic.
Đinh Thị La – K30A – Hóa

5


Khóa luận tốt nghiệp
Chitin có khả năng hấp thụ nước cao, nó còn có thể nghiền nhỏ rồi
ngâm trong nước, nghiền tơi thành dạng huyền phù, sau đó gia công thành
giấy chitin. Do β – chitin dai hơn nên giấy β – chitin dễ sản xuất hơn.
Chitosan là một polime không tan trong nước cũng như dung môi hữu
cơ nhưng tan trong dung dịch axit loãng như HCl, các axit hữu cơ: axit fomic,
axit axetic, axit oxalic… Độ tan của chitosan phụ thuộc vào loại axit và nồng
độ axit trong dung dịch [7].
1.1.3. Tính chất hóa học[14][18][21][22].
CTTQ của chitin/chitosan : (C8H13NO5)n/(C6H11NO4)m
CTCT:
OH

OH

O
O

HO
NH
O

C

O
O

HO
NH2

n

n

CH3

Chitosan

Chitin

Trong mỗi mắt xích của chitin/chitosan có các nhóm chức (-OH), (NHCOCH3), (-NH2) nên có 3 trung tâm phản ứng chính. Nó vừa có tính chất
của ancol, lại vừa có tính chất của amit và amin.
1.1.3.1. Phản ứng ở nhóm – OH
Trong mỗi mắt xích của chitin/chitosan có nhóm – OH ở C3 và C6. Các
nhóm – OH bậc 2 ở C3 bị án ngữ không gian nên khả năng phản ứng kém hơn
nhóm – OH bậc 1 ở C6.
- Phản ứng với Na, NaOH tạo ra các ancolat hay chitin kiềm:
[C6H7O3NHCOCH3(OH)2] n + 2nNa → [C6H7O3NHCOCH3(ONa)2]n
Chitin kiềm
Kí hiệu: [Chit(OH)2]n + 2nNa → [Chit(ONa)2]n
Chitin kiềm là sản phẩm trung gian khi sản xuất chitin ete như
ankylchitin

[Chit(ONa)2]n +2nRX → [Chit(OR)2]n + 2nNaX
- Phản ứng anhydrit axetic hay HCl tạo sản phẩm dạng este:
[Chit(OH)2]n + n(CH3CO)2O → [Chit(OCOCH3)2]n + nH2O
Đinh Thị La – K30A – Hóa

6


Khóa luận tốt nghiệp
- Các phản ứng với ankylsunfat trong ankylhalogenua, với các hợp chất
vinyl cũng thu được sản phẩm dạng este.
1.1.3.2. Phản ứng ở nhóm axetamit
Chitin có khả năng tham gia phản ứng thể hiện tính chất của amin bậc
2. Đặc biệt là phản ứng deaxetyl hóa tạo thành chitosan:

C6H9O4NHCOCH3
Chitin
M = (203)n

NaOH

C6H9O4NH2
Chitosan
M = (161)n

Phản ứng trên thường được thực hiện với NaOH 40 – 50% ở 120oC
trong 1 – 3h. Hiệu suất phản ứng chỉ đạt 70%. Điều này có nghĩa là, chuỗi
polime vừa có các mắt xích β – (1,4) – axetyl –D–glucozamin, β – (1,4) – D –
glucozamin.
1.1.3.3. Phản ứng vào nhóm – NH2 ở vị trí C2

Phản ứng xảy ra ở nhóm amin – NH2 và nhóm – NHCOCH3. Nhóm
amin và amit gắn ở vị trí C2 hay còn gọi là vị trí N. Tại đây chitin/chitosan có
đôi điện tử không phân chia. Vì vậy, về mặt hóa học chúng có khả năng tham
phản ứng cao với các tác nhân ái điện tử để tạo ta các dẫn xuất tương ứng.
Phản ứng ở nhóm – NH2 của chitosan với các andehit và xeton tạo thành
các dẫn xuất bazơ Schiff tương ứng. Các phản ứng của chitosan với các andehit
đơn chức có mạch chính dài thì tạo ra các dẫn xuất tương ứng, còn phản ứng với
các andehit đa chức thì tạo ra các dẫn xuất có cấu trúc không gian .
Phản ứng gắn ở ác nhóm – OH vào vị trí N hay gắn polyetylenglycol
vào nhóm NH2 thu được các dẫn xuất hóa học cồng kềnh nhằm tăng cản trở
không gian, làm giảm liên kết cầu hidro giữa các mạch và trong mạch phân tử
của chitin/chitosan tạo ra các dẫn xuất tan trong nước.
Phản ứng của chitosan với các anhydrit axit để cho những sản phẩm tan
hoàn toàn trong nước. Những phản ứng với axit béo thấp (C2 – C10) tạo ra

Đinh Thị La – K30A – Hóa

7


Khóa luận tốt nghiệp
các dẫn xuất N – acyl có mức độ thế DS = 1, còn các phản ứng với axit béo
cao (C16 –C18) thì tạo ra các sản phẩm có mức độ thế DS < 1.
Chitosan cũng bị N – axetyl hóa bằng các phản ứng với dẫn xuất
halogen của hợp chất vòng, với các axit cacboxylic khi có mặt các tác nhân
khử nước như: di–xiclohexyl – cacbodiimit (DCC) và với anhydrit
halogencacboxylic.
1.1.4. Một số ứng dụng của chitin/chitosan
Chitin/chitosan và các dẫn xuất là những polyme có nhiều tính chất đặc
biệt: tính tương hợp sinh học, tính kháng nấm, kháng khuẩn, không độc, …

Do đó nó dần trở thành một vật liệu với những chức năng đặc biệt đóng vai
trò quan trọng trong đời sống con người và bảo vệ môi trường.
Năm 1994: lượng tiêu thụ chitin/chitosan ước tính khoảng 800 tấn (tính
toán theo chitosan), trong đó khoảng 40% được sử dụng trong lĩnh vực xử lý
nước thải, 20% cho phụ gia thực phẩm, 15% cho nông nghiệp và lượng còn
lại dùng trong công nghiệp dệt, mĩ phẩm và y học [21], [23].
Cụ thể:
- Trong y học: do các dẫn xuất của chitin/chitosan có tính hoà hợp sinh
học, không độc nên đã được dùng làm màng sinh học trong chữa vết thương ở
da, chữa bỏng, mất da, … không để lại sẹo. Ngoài ra, một số dẫn xuất của
chitin/chitosan (như N-CMC) còn có khả năng tạo phức đối với canxiaxetat
được dùng để xử lý các tổn thương về xương, răng do có khả năng tái tạo mô
xương [16]. D-glucozamin (monome của chitin/chitosan ) có khả năng tái tạo
sụn khớp, tăng độ trơn cho khớp …
- Trong nông nghiệp: các dẫn xuất chitin/chitosan có khả năng hòa hợp
sinh học cao, có tính kháng khuẩn, kháng nấm nên dùng để kích thích sinh
trưởng cây trồng, xử lý ngâm hạt giống để tăng khả năng mọc mầm, bảo quản
rau quả tươi, …Ở Thái Lan, chitin/chitosan đóng vai trò như là thành phần
kích thích hoạt tính sinh học, làm tăng năng suất, sản lượng cây trồng và vật
nuôi. Kết quả cho thấy năng suất lúa tăng lên, lượng phân bón giảm đi.
Đinh Thị La – K30A – Hóa

8


Khóa luận tốt nghiệp
Chitin/chitosan tác dụng hiệu quả hơn các sản phẩm hoá học khác đến hệ
thống tự bảo vệ, chống lại nấm vàng là mầm bệnh ở ngô. Với nồng độ 40ppm
chitosan làm tăng cường lượng chlorophyl trong lá và lượng nốt sần chứa
nitơ, năng suất cây lạc tăng từ 19,34 - 40,65 %.

Khi sử dụng dẫn xuất của chitin/chitosan có khối lượng 19000 Da,
nồng độ 3,75 ppm thì làm tăng tốc độ nảy mầm của hạt lúa mạch - hạt nảy
mầm chậm và trung bình. Khi M = 13000 Da, nồng độ 3,75 ppm thì cho tốc
độ nảy mầm cao nhất hạt lúa mạch Trung Quốc. Ngoài ra khi phun nên hạt
đậu nành trong 30 phút làm tăng tốc độ nảy mầm của hạt và tăng trưởng của
cây [15].
- Trong công nghiệp:
+ Trong công nghiệp giấy, mực, in chitosan được dùng làm chất phụ
gia để tăng cường chất lượng sản phẩm.
+ Chitin/chitosan là polyme khó tan, dễ đúc và đổ khuôn, lại có khả
năng tăng cường và duy trì chức năng bảo vệ sinh học nên nó được dùng
trong công nghệ dệt vải, sợi giúp tạo hạt, sợi vải không dệt, màng phim và vật
liệu xốp.
- Trong mỹ phẩm: Vì có đặc tính không độc, không gây kích ứng da
nên chitin được dùng làm thành phần của kem dưỡng da, kem lột mặt, làm
tăng độ bám dính, tăng tính phù hợp sinh học của da, chống tia cực tím.
- Đối với môi trường: chitin/chitosan chủ yếu được dùng trong lĩnh vực
xử lý nước thải: tách các kim loại nặng ra bằng cách tạo phức với chitosan, sử
dụng làm tác nhân keo tụ và đông tụ để thu hồi protein và các đồng vị phóng
xạ có trong nước biển [19].
- Trong thực phẩm: dẫn xuất N-CMC được dùng như một chất
antioxident để bảo quản thực phẩm. Người ta thấy rằng nếu sử dụng 5000
ppm N-CMC ở bề mặt thịt bò sẽ thực hiện ngăn cản được 93% axit 2thiobarbituric và khử 99% hàm lượng hexanal trong thực phẩm (đây là tác
nhân chính làm hỏng chất lượng thịt bò).
Đinh Thị La – K30A – Hóa

9


Khóa luận tốt nghiệp

Với công trình nghiên cứu của Li và cộng sự [9] đã cho thấy nếu dùng
3000 ppm N-CMC để bảo quản thịt lợn đã chín và thấy rằng lượng này đủ để
ngăn cản sự ôi thiu của sản phẩm do quá trình oxy hoá.
1.1.5. Các phương pháp điều chế chitin/chitosan
1.1.5.1. Điều chế chitin
Có thể tiến hành điều chế chitin bằng phương pháp hoá học hoặc bằng
phương pháp lên men vi sinh vật từ nguồn nguyên liệu là vỏ tôm, cua, mai
mực, …
* Phương pháp hoá học[22]:
Sau khi thu thập, nguyên liệu được làm sạch, sấy khô rồi nghiền nhỏ.
Sau đó tách loại muối khoáng chủ yếu là CaCO3 bằng HCl loãng. Tiếp theo là
quá trình làm phai màu, các sắc tố astaxanthin và các chất béo được chiết
bằng dung môi hữu cơ như axeton và rượu etylic. Tiến hành lọc rửa sản phẩm
bằng nước nhiều lần đến pH = 7. Tách loại protein có trong nguyên liệu bằng
dung dịch NaOH loãng. Cuối cùng sấy khô phần rắn còn lại thu được chitin
Nhược điểm của phương pháp này là: tiêu tốn năng lượng, sản ra một
thể tích lớn nước thải chứa nhiều NaOH, HCl gây ăn mòn và ô nhiễm, đồng
thời khó tách các sản phẩm còn có giá trị như chất màu, protein. Nhưng điều
quan trọng hơn cả là tính không ổn định của quá trình mà từ đó dẫn đến sự
thay đổi độ axetyl hóa (DA) và khối lượng phân tử chitin. Những bất lợi của
phương pháp hóa học nếu xét theo các yếu tố về môi trường, kinh tế và chất
lượng sản phẩm có thể thấy:
- Về môi trường: phương pháp hóa học không thích hợp vì cần sử dụng
lượng lớn axit, kiềm, nước rửa. Nước thải là một chất ăn mòn và chứa những
chất gây ô nhiễm như: protein, khoáng đã hòa tan.
- Về tài chính: phương pháp hóa học trở nên kém hiệu quả vì:
+ Chi phí cho các yếu tố môi trường lớn (như đã nêu ở trên)
+ Chi phí năng lượng khi sử kí kiềm để loại protein và tiếp tục chuyển
chitin thành chitosan.
Đinh Thị La – K30A – Hóa

10


Khóa luận tốt nghiệp
+ Tiêu tốn lượng nước lớn để rửa.
+ Không thu hồi được các sản phẩm có giá trị khác.
- Về chất lượng sản phẩm: Chất lượng sản phẩm giảm vì:
+ Việc xử lí axit và kiềm nóng dẫn đến việc cắt mạch chitin làm cho
sản phẩm thay đổi khối lượng phân tử và độ nhớt (tức chitin không giữ được
tính chất nguyên bản của nó).
+ Việc deaxetyl hóa một cách ngẫu nhiên bằng axit và đặc biệt là kiềm
nóng đã tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau có DA khác nhau và còn tiếp tục
gây biến tính những sản phẩm này thành chitosan và các dạng sản phẩm khác.
Vì vậy, chitin và các dẫn xuất của nó chưa được thương mại hóa trong
lĩnh vực ứng dụng.
* Phương pháp lên men vi khuẩn axit lactic[16]:
- Nguyên tắc chung của phương pháp: Vi khuẩn (LAB – Lactic acid
bacterial) sinh ra axit lactic có trong phủ tạng của phế thải vỏ tôm, cua … với
một lượng rất nhỏ cùng với nguồn LAB thuần chủng được bổ sung, có tác
dụng bảo quản và thủy phân phế thải.
Hỗn hợp lên men bao gồm: vỏ phế thải, LAB và dung dịch gluco.
Trong quá trình lên men, LAB sản sinh ra axit lactic làm giảm pH của dung
dịch xuống dưới 4,8 tạo điều kiện cho quá trình thủy phân protein, thủy phân
khoáng, tạo thành các lactac canxi, magie… là những chất tan được trong
nước. Bằng cách li tâm, phần dung dịch lỏng giàu protein và khoáng đã hòa
tan được tách khỏi phần chitin không hòa tan, phần còn lại là chitin thô. Để có
chitin sạch có thể xử lí tiếp bằng một lượng nhỏ axit và kiềm nhưng ở nồng
độ thấp hơn nhiều 1M HCl và 1 – 2 M NaOH.
- Ưu điểm của phương pháp này:

+ Môi trường: ít gây ô nhiễm, lượng nước rửa ít hơn
+ Tài chính: giảm chi phí cho năng lượng, đồng thời có thêm các sản
phẩm kèm theo (chất màu và protein là thức ăn cho gia súc) do đó giá thành
rẻ hơn khoảng 10 lần.
Đinh Thị La – K30A – Hóa

11


Khóa luận tốt nghiệp
+ Chất lượng sản phẩm: chitin thu được có DA = 85 – 90%, khối lượng
phân tử và độ nhớt không bị thay đổi nhiều do điều kiện xử lí êm dịu hơn.
1.1.5.2. Điều chế chitosan
Sơ đồ điều chế chitosan:
OH

OH

O

NaOH

O

HO

NHCOCH3

O
O

HO

n

NH2

n

Chitin được cho vào bình cầu đã chứa dung dịch NaOH 50% và khuấy
liên tục trong 24h. Lọc rửa mẫu nhiều lần bằng nước đến pH = 7 thu được
chitosan màu trắng (deaxetyl hóa β – chitin) hoặc màu trắng ngà (deaxetyl
hóa α – chitin). Phản ứng này được tiến hành lặp lại để điều chế chitosan có
độ deaxetyl hóa. Sau đó lọc rửa nhiều lần bằng nước cất, chiết soxhlet với
metanol (24h), axeton (24h), sấy khô trong tủ sấy chân không ở 60 oC (48h)
thu được chitosan sạch. Chitosan điều chế được không tan trong nước nhưng
tan trong dung dịch axit axetic 1%.

1.2. Một số dẫn xuất tan trong nước của chitin/ chitosan
Trong các loại polisaccarit, chitin và các dẫn xuất của nó là những
biopolyme quan trọng nhất được tự nhiên phú cho những tính năng đặc biệt
mà những polisaccarit khác không có. Nó được quan tâm nghiên cứu ứng
dụng do những đặc tính quý báu: hòa hợp sinh học, phân hủy sinh học…
Ngày nay, chitin và các dẫn xuất được coi như là một vật liệu sinh học đặc
biệt dùng trong y tế, dược phẩm. Mặc dù vậy các ứng dụng của nó còn rất hạn
chế vì chitin có cấu trúc tinh thể chặt chẽ, có nhiều liên kết hidro trong mạch
và giữa các phân tử nên rất khó tan trong nhiều loại dung môi hữu cơ và
không tan trong nước đã gây khó khăn cho việc gia công và sử dụng.
Vì vậy, hàng loạt những nghiên cứu đã được tiến hành để tổng hợp các
dẫn xuất tan trong nước của chitin/chitosan nhờ kĩ thuật biến tính hóa học.

Tuy nhiên sự biến tính hóa học đã làm thay đổi ít nhiều khung cơ bản của
chitin, do đó đã làm mất đi những đặc tính vốn có của nó.
Đinh Thị La – K30A – Hóa

12


Khóa luận tốt nghiệp
Ngày nay, các nhà nghiên cứu đã đưa ra được rất nhiều dẫn xuất tan
trong nước của chitin/chitosan mà vẫn giữ được khung cấu trúc cơ bản của nó
hoặc đưa thêm vào các nhóm chức có tính chất đặc biệt nhằm tăng cường
những tính chất vốn có nhằm mở rộng phạm vi ứng dụng trong đời sống.
Các dẫn xuất chitin/chitosan được tạo thành thông qua con đường biến
tính hóa học, nhưng nói chung biến tính hóa học chitin/chitosan là rất khó
khăn vì chitin là một vật liệu có độ kết tinh cao với mạng cấu trúc liên kết
hidro rất chặt chẽ, cho nên các quy trình biến đổi hóa học thường phải tiến
hành ở điều kiện dị thể, do đó hiệu suất phản ứng kém, chất lượng sản phẩm
bị biến đổi và phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện phản ứng. Cũng vì vậy, các
sản phẩm thương mại của chitin chưa có nhiều dù rằng các kết quả nghiên
cứu mở ra nhiều ứng dụng đặc biệt.
1.2.1. 6 – oxychitin[12]
6 – oxychitin là một hợp chất gần giống axit hyalorunic – một trong
những thành phần cơ bản của mô liên kết ở da người.
6 – oxychitin là một sản phẩm thu được từ chitin với NaOCl (xúc tác
tempor và NaBr) ở 25oC ở điều kiện đồng thể

. Nó có đặc trưng ionic và

tan trong nước ở mọi giá trị pH, có tính tạo phức với kim loại, tạo dạng phức
đa diện với nhiều loại biopolime. 6 – oxychitin được sử dụng như một chất

thay thế của hyaluronic – một chất kháng khuẩn dùng trong các sản phẩm
thuốc và chữa vết thương ở da.
Phản ứng tạo 6 – oxychitin:
OH
HO

O

1. Tempo(r),NaBr
2. NaOCl, NaOH 0,5M

O
NHCOCH3

n

COOH

HO

O
O
NHCOCH3

1.2.2. 6 – oxychitosan[25]
Các oxychitosan được tổng hợp bằng các chất oxy hóa chitosan – CrO3.
Các tác giả đã đánh giá ảnh hưởng của sản phẩm này đến tế bào đa nhân ở
động vật (dê, cừu…) bằng kỹ thuật quang hóa. Độ tan của nó cũng đã được
Đinh Thị La – K30A – Hóa

13

n


Khóa luận tốt nghiệp
kiểm tra DS = 0,1 – 0,28. Sau đó, 6 – oxychitosan được axetyl hóa trở lại
thành 6 – oxychitin để dùng làm vật liệu y – sinh học.
Sơ đồ phản ứng tạo 6 – oxychitosan:
OH

1. HClO4

O
O

HO
NH2

n

2.CrO3

COOH

O

HO
NH2

COOH

Ac2O

O

O
O

HO
NH

n

n

CO
CH3

1.2.3. Polyetylenglycol chitin/chitosan[24]
Chitosan được biến tính với polyetylenglycol – andehit (PEG –
andehit) tạo chitosan - PEG, sau đó chitosan - PEG lai ghép được chuyển
thành chitin – PEG bằng cách axetyl hóa với anhydrit axetic. Các tác giả kết
luận rằng: Việc đưa PEG vào nhóm NH2 đã làm tăng tính tan của
chitin/chitosan PEG. Nguyên nhân là bản thân PEG đã có tính ưa nước, đồng
thời việc đưa PEG vào nhóm NH2 đã phá vỡ liên kết hidro giữa các phân tử.
Tuy nhiên phương pháp này vẫn có những bất lợi:
+ Tăng tổng khối lượng phân tử của chitosan – PEG, do đó làm tăng độ nhớt
+ Làm giảm tính ưa nước của nhóm – NH2
+ Làm tăng liên kết hidro giữa các mạch của sản phẩm lai ghép

Phản ứng tạo polyetylenglycol:
OH

O

HO
NH2
OH

n

AcOH, MeOH
pH = 4,6 - 5,6

O
R1

Đinh Thị La – K30A – Hóa

pH = 4,6 - 5,6
n

O
O

HO
R1

NaCNBH3
AcOH, MeOH

O

HO

OH

PEG -aldehyde

O

OH

n

O
O

HO
R2

n

14


Khóa luận tốt nghiệp
PEG – andehit = OHC – CH2(CH2CH2O)mCH3
R1 = – N=CHCH2O(CH2CH2O)mCH3
R2 = – NH – CH2CH2O(CH2CH2O)mCH3

1.2.4. Dẫn xuất N – acyl của chitin [20][27]
N – acyl hóa bằng axit cacboxylic được tiến hành bằng cách cho axit
cacboxylic phản ứng với chitosan.
Ví dụ: Để tạo N – focmylchitosan người ta đun nóng chitosan trong
axit fomic 100% ở to = 90oC
N – acyl hóa bằng acyl anhydrit được tiến hành trong cả 2 pha đồng thể
và dị thể. Chitosan kết tủa ở trạng thái trương cho phản ứng với anhydrit
axetic dư 20 lần trong khoảng thời gian 5h. Hiệu quả sẽ tăng lên nếu dùng
thêm piridin, lượng dư của axetic anhydrit sẽ là 5 – 7 lần.
Phản ứng tạo N – arylimino chitosan:
COOH

O
Ar
OH

Ar

C

O

C
O
NH2

O

O

O

HO

O

C

O

O

HO
NH

n

O

C

n
COOH

Ar

O

OH

- H2O

O

+

O

HO
N
O

C

C

O

n

Ar

C

O

C
O

Ar

Ar =

;

;
COOH

O

C

C

O

O

Đinh Thị La – K30A – Hóa

15


Khóa luận tốt nghiệp
1.2.5. Dẫn xuất N – cacboxybutyl chitosan (N – CBC) [16]
Phản ứng tổng hợp N – CBC:

CH3

OH

O

OH

O C CH2 CH2 COOH
O

HO
NH2

n

OH

NaBH4, 25 C

O

HO

Ti lê mol axit/chitin là 4/1 - 10/1

o

O
R

n

O
O

HO
R'

n

CH3
R = NC(CH2)2COOH
CH3
R' = NHCH(CH2)2COOH
Sản phẩm thu được lọc rửa bằng etanol, sau đó hòa tan trong nước rồi
thực hiện phản ứng lặp lại với axit lenvulinic theo tỉ lệ như trên, sẽ thu được
sản phẩm thế có dạng mono – N – CBC và di – N – CBC (N–CBC là một
polysaccarit có nhiều ứng dụng trong việc chữa lành các vết thương):
CH3
OH

O
O

HO
R

R
n

=

NC(CH2)2COOH
CH3
N

CH(CH2)2COOH
CH(CH2)2COOH
CH3

Màng N – CBC được tạo bằng cách bay hơi dung môi hòa tan một
cách từ từ (dung môi là nước). Màng N – CBC có tác dụng kích thích
việc tái tạo tế bào mô liên kết và lưu thông mạch máu, cho phép trao đổi
khí với bên ngoài và kìm hãm quá trình tiết dịch ở vết thương. Mặt khác
Đinh Thị La – K30A – Hóa

16


Khóa luận tốt nghiệp
màng N – CBC có tính kháng khuẩn cao, nó có khả năng tái tạo được
298 loài vi khuẩn, cả gan (-) và gan(+).
1.2.6.Dẫn xuất N - cacboxymetylchitosan (N - CMC)[16]
1.2.6.1. Tổng hợp N – CMC
N – CMC đã được Muzzarelli, Phạm Lê Dũng, M. Rinaudo tổng hợp
từ chitosan và axit glyoxylic và tác nhân hydro hóa NaBH4. Sản phẩm có cả 2
dạng mono và di–N– CMC:
OH

OH

O

O
O

HO
R1

O

HO
R2

n

R1= NHCH2COOH
mono NCMC

R2 = N

n
CH2COOH

CH2COOH
di NCMC

Ở đây quá trình biến tính xảy ra ở C2 (- NH2).
Tác giả Muzzarelli thực hiện phản ứng với tỉ lệ mol axit glyoxylic/một mắt
xích chitosan là 9/1, hiệu suất phản ứng chỉ đạt 15% tan trong nước(85% còn lại là
gel). Tác giả Phạm Lê Dũng đã nghiên cứu và giảm tỉ lệ mol axit glyoxylic/một
mắt xích chitosan xuống 2/1, 3/1, 4/1, hiêụ suất đạt 100%. Tuy nhiên phản ứng

diễn ra phức tạp và theo 2 giai đoạn: tạo imin và khử hóa imin.
1.2.6.2. Ứng dụng của N - CMC
N – CMC có nhiều ứng dụng trong y học và công nghiệp thực phẩm.
Các công trình nghiên cứu cho thấy:
+ Dẫn xuất N – CMC dùng để thúc đẩy quá trình tái tạo mạch máu. N –
CMC được tiêm vào giác mạc để tiến hành quá trình tái tạo mạch máu, giác
mạc giành lại được chức năng bình thường trong vòng 3 tháng, điều này
khẳng định tính hòa hợp sinh học của N – CMC [1][2].
+ Dẫn xuất N – CMC còn được dùng như một chất antioxidant để bảo
quản thực phẩm. Người ta thấy rằng: Mùi vị của thịt bò kém đi do quá trình
oxi hóa mỡ. Mỡ có trong thịt bò bị oxi hóa là do xúc tác của sắt có trong thịt.

Đinh Thị La – K30A – Hóa

17


Khóa luận tốt nghiệp
Khi phản ứng này xảy ra, các thành phần làm cho thịt thơm ngon bị mất đi, và
các thành phần khác làm cho thịt kém đi lại phát triển. Hậu quả là thịt không
thể thơm ngon hơn được nữa. Các nghiên cứu cho thấy, N – CMC có tính tạo
chelat với sắt kim loại để sắt không còn là xúc tác cho quá trình oxi hóa tấn
công vào mỡ. Dẫn xuất N –CMC đã được thêm vào thịt, pate.. để giữ được
hương vị thơm ngon lâu hơn. Nếu sử dụng 5000ppm N – CMC ở bề mặt thịt
bò sẽ thực hiện ngăn cản được 93% axit 2 – thiobarbituric và khử được 99%
hàm lượng hexanal trong sản phẩm [9].
Công trình nghiên cứu của Li và công sự [9]: dùng 3000ppm N –CMC
để bảo quản thịt lợn đã được làm chín và thấy rằng lượng này đủ để ngăn cản
sự ôi thiu của sản phẩm do sự oxi hóa.
+ Đặc biệt, dẫn xuất thế 2 lần di–N–CMC có khả năng tạo phức với caxi

axetat và natrihydrogen photphat tạo phức chất di–N–CMC–CaP mà chất này
được dùng để xử lí các tổn thương về xương trong phẫu thuật, trong chữa răng do
khả năng tái tạo mô xương và thúc đẩy quá trình khoáng hóa của xương.
Theo tác giả Muzzarelli: Dẫn xuất di – N – CMC có khả năng tạo phức
vứi các muối hòa tan như canxi photphat, sunfat, oxalat… Khi trộn lẫn di – N
– CMC với canxi axetat và hydrogenphotphat theo tỉ lệ thích hợp (Ca/DiCMC
= 2/4) sẽ tạo được một dung dịch trong suốt mà sau khi đông khô tách được
một vật liệu vô định hình chứa khoảng 1/2 tỉ trọng là thành phần vô cơ. Vật
liệu này được dùng để xử lý các tổn thương về xương trong phẫu thuật và
chữa răng. Như trong nghiên cứu tái tạo mô xương ở động vật (cừu) và các
bệnh nhân nhỏ tuổi [11].
+ N – CMC có tính kháng nấm, kháng khuẩn kể cả khuẩn gây thối. Các
kết quả cho thấy: Khả năng kháng khuẩn của N,O – CMC bị ảnh hưởng rõ rệt
bởi khối lượng phân tử M, M càng nhỏ thì khả năng kháng khuẩn càng tốt.
Khi M < 5000 thì N,O – CMC có hoạt tính kháng khuẩn mạnh nhất [13].
+ N – CMC được dùng làm màng chữa vết thương do tính phân hủy
sinh học bằng lysozym có trong cơ thể người [17][23]. N – CMC còn có tác
dụng làm giảm triglycerit trong máu [28].
Đinh Thị La – K30A – Hóa

18


Khóa luận tốt nghiệp

1.3. Các phương pháp nghiên cứu
1.3.1. Phương pháp đo khối lượng phân tử (M)
Để đo M của một loaị polime, người ta có thể dùng phương pháp đo
trực tiếp như: đo độ thẩm thấu, tán xạ ánh sáng… hoặc phương pháp đo gián
tiếp như: đo độ nhớt, sắc kí khí…

1.3.1.1.Phương pháp tán xạ ánh sáng
Phương pháp tán xạ ánh sáng áp dụng cho các phân tử có khối lượng
nằm trong khoảng 5.103 – 107g/mol.
Có 2 loại máy đo LALLS và MALLS
Tia laser đơn sắc đi qua mẫu, mẫu tán xạ ánh sáng ra nhiều góc, các
detector đặt ở các góc khác nhau quanh mẫu sẽ phát ra những cảm ứng tỉ lệ
trực tiếp với năng lượng tán xạ mà nó nhận được và được tính theo phương
trình:

K*C
R ()

=

1
.P ()

+ ZAZC

Trong đó:
R(θ): năng lượng tán xạ góc (θ);
C: nồng độ phân tử;
M: khối lượng phân tử;
Az: hệ số góc;
K*: hằng số quang học;
P(θ): sự phụ thuộc vào góc của tia tán xạ.
Vế trái của phương trình này là đại lượng do máy tán xạ đo được theo
nồng độ của dung dịch. Phần mềm của máy tính sẽ tìm ra các giá trị đúng nhất
của M, Az, Z.
Thiết bị LALLS không đo được sự biến thiên góc của tia tán xạ nên

không xác định được khối lượng phân tử nhưng thiết bị MALLS có thể khắc
phục được nhược điểm này.
Đinh Thị La – K30A – Hóa

19


Khóa luận tốt nghiệp
1.3.1.2. Phương pháp đo độ nhớt
Phương pháp đo độ nhớt của polime là phương pháp thường được áp
dụng nhất để xác định tính chất của các hợp chất cao phân tử vì đây là phương
pháp nhanh với dụng cụ đơn giản và cung cấp thông tin toàn diện về phân tử
polime có nồng độ cao, bao hàm cả kích thước phân tử, bản chất phân tử,
khoảng cách giữa các phân tử mạch thẳng hay phân nhánh, chất lượng dung
môi, cấu trúc phân tử trong dung dịch polime có nồng độ cao và các đặc điểm
giãn, chảy, hay nóng chảy của chúng.
Độ nhớt của dung dịch một chất được xác định bằng cách đo thời
gian chảy của dung môi hòa tan chất đó.
Công thức để xác định độ nhớt:

η = k.ρ.τ
ηo = k.ρo.τo

Trong đó:
η, ηo: Độ nhớt của dung dịch và dung môi;
k: Hằng số phụ thuộc vào mao dẫn;
ρ, ρo: Khối lượng riêng của dung dịch và dung môi;
τ, τo: Thời gian chảy của dung dịch và dung môi (giây).
Nếu nồng độ của dung dịch polime đủ nhỏ, tức là ρ ≈ ρo, ta có quan hệ:
η/ηo = τ/τo hay (η – ηo)/ηo = (τ – τo)/τo

Độ nhớt riêng được tính theo công thức: ηR = (η - ηo)/ηo
Nếu chia cả 2 vế của phương trình trên cho giá trị nồng độ, ta có:
ηR/C = (η - ηo)/ηo.C = (τ – τo)/τo.C
Trong đó:
ηR: Độ nhớt riêng phần (ml/g)
C: Nồng độ của dung dịch (g/ml)
Từ phép đo thời gian chảy của dung môi và dung dịch, ta xây dựng
được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của ηR/C theo nồng độ C. Đồ thị có dạng
đường thẳng, điểm mà đường thẳng cắt trục tung là giá trị độ nhớt đặc trưng
[η] của dung dịch.
Đinh Thị La – K30A – Hóa

20


Khóa luận tốt nghiệp
Công thức xác định độ nhớt đặc trưng của dung dịch:

 lim

R

C0

C

Phương trình Mark – Houwink biểu diễn mối quan hệ giữa độ nhớt đặc
trưng và khối lượng phân tử như sau:
[η] = K. Mα
Trong đó K và α không tính toán được một cách chính xác theo lí

thuyết mà phải xác định từ phép đo thực nghiệm
Phương pháp đo độ nhớt yêu cầu nhiệt độ cố định vì khi thay đổi nhiệt
độ sẽ có sai số.
1.3.2. Phương pháp phân tích cấu trúc
Các phương pháp phân tích gồm: phổ cộng hưởng từ hạt nhân (phổ
NMR) và phổ hồng ngoại (phổ IR)
1.3.2.1. Phổ NMR [14][17]
Trong việc xác định cấu trúc các hợp chất hữu cơ, phương pháp phổ
cộng hưởng từ hạt nhân phân giải cao hiện nay. Với các kĩ thuật ghi phổ đa
dạng , đặc biệt là những máy phổ có cường độ từ trường lớn gắn với hệ thống
máy tính hiện đại là một phương pháp mạnh, có khả năng đưa ra các thông tin
tỉ mỉ, chi tiết để khảo sát các cấu trúc mà chưa một phương pháp phân tích lí
hóa nào cho tới nay có thể so sánh được.
* Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H – NMR)
Từ công thức cấu tạo của chitin/chitosan:

OH

OH

O
O

HO
NH
O

C

Chitin

Đinh Thị La – K30A – Hóa

O
O

HO

n

NH2

n

CH3

Chitosan

21


Khóa luận tốt nghiệp
Ta thấy:
H1 chỉ tương tác với H2 nên chỉ thu được tín hiệu phổ là vạch doublet.
H2 vừa tương tác với H1 vừa tương tác với H3 nên tín hiệu phổ là vạch
triplet.
3 proton tương đương trong CH3 của nhóm axetyl cho tín hiệu phổ là
vạch singlet.
Dựa vào giá trị cường độ của các pic trong nhóm N – axetyl và H1 trên
phổ 1H – NMR người ta có thể xác định được giá trị DA hoặc DDA (DA = 1

– DDA) của mẫu chitin/chitosan.
Bảng 1: Độ dịch chuyển hóa học proton trên phổ 1H – NMR của
chitin/chitosan. Kí hiệu: σ(ppm):
Mẫu

H1

H2

H3

H4

H5

H6a

H6b

CH3

Chitosan

4,59

2,86

3,63

3,7

3,59

3,86

3,71

1,97

4,69

2,97

3,72

3,76

3,63

3,86

3,71

1,98

DA = 12,5%
Chitosan
DA ≈ 0%
* Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C – NMR của chitin/chitosan[17]
Phổ 13C – NMR của chitin/chitosan:

Với chitosan có DA ≈ 0%, vạch hấp thụ của 6 C (C1 ÷ C6) có cường
độ hầu như tương đương. Còn với các chitosan khác (DA ≠ 0%) các phần hấp
thụ của CO và CH3 có cường độ nhỏ hơn.
Do mẫu đo phổ phải ở dạng dung dịch nên chỉ đo được phổ của
chitosan có DA<50% vì chỉ có loại này mới tan được trong dung môi.
Dựa vào phổ 13C – DEPT – NMR, ta có thể phân biệt được C6 với C
khác trong phân tử. Vì C6 có 2 proton vạch phổ sẽ quay ngược chiều với các
vạch phổ của các C khác.
Độ dịch chuyển hóa học của Cacbon được trình bày trong bảng 2:
Đinh Thị La – K30A – Hóa

22


Khóa luận tốt nghiệp
Bảng 2: Độ dịch chuyển hóa học 13C – NMR của chitin /chitosan
Mẫu

Độ dịch chuyển hóa học (ppm)
C1

C2

C3

C4

C5

C6

Chitosan (DA = 12,5%)

102,40

58,44 74,40 79,88 76.96 62.52

Chitosan (DA ≈ 0%)

100,80

58,20 73,14 79,47 76,91 62,50

1.3.2.2. Phổ IR của chitin/chitosan [18]
Dựa vào phổ hồng ngoại có thể suy ra độ đồng nhất của cấu trúc phân
tử, độ tinh khiết của chất, thậm chí nghiên cứu động học của phản ứng.
Phương pháp phổ IR được sử dụng để nghiên cứu các đặc trưng của
chitin/chitosan như dải hấp thụ của các nhóm đặc trưng ( - NHCOCH3, - NH2,
- OH…).
Phổ IR của α – chitin có các pic chính như sau:
3450 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm –OH và NH2 (γOH
và γNH).
3265, 3102, 2950, 2887cm-1:đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm CH2(γC-H)
1654 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm amit bậc 1 (γC-O).
1620 – 1548cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm amit bậc 2 (γN-H).
1414 – 1115 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm ancol bậc 2 ở C3.
1072 – 1026 cm-1: đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm ancol bậc 1 ở C6.
β – chitin có vạch sắc ở bước sóng thấp đặc trưng tại 603 – 638 cm-1,
tại 3295 cm-1 tương ứng với vạch 3265 cm-1 của α – chitin.
Liên kết C-H ở 1430 cm-1 và 972 cm-1 (của nhóm - CH3).

Như vậy, khi so sánh cường độ giải hấp thụ của nhóm amit bậc 1 ở
1655cm-1 và nhóm – OH ở 3450 cm-1, tính được độ axetyl hóa của
chitin/chitosan.
1.3.3. Các phương pháp xác định độ axetyl hóa (DA) của chitin/chitosan
Độ axetyl hóa (DA): là hàm lượng nhóm NHCOCH3, còn độ deaxetyl
hóa (DDA) là hàm lượng nhóm NH2 trong chitin/chitosan.

Đinh Thị La – K30A – Hóa

23


Khóa luận tốt nghiệp
Sự khác nhau về hàm lượng của nhóm này dẫn đến sự khác biệt rõ rệt
về tính chất của vật liệu polisaccarit, đôi khi có tính chất quyết định đến khả
năng sử dụng của chúng trong các lĩnh vực khác nhau như y học, công nghiệp
thực phẩm… Mặt khác, hầu hết các dẫn xuất của chitin với đặc tính quý giá:
khả năng kháng khuẩn, chống viêm, chống phát triển khối u, … đều được
điều chế từ chitosan. Do đó việc xác định hàm lượng nhóm NH2 có trong
phân tử chitosan đóng vai trò rất quan trọng và không thể thiếu được trong
các nghiên cứu tiếp theo.
Do đặc thù của chitin là trong phân tử luôn có lẫn các mắt xích
chitosan. Vì vậy việc xác định độ axetyl hóa của chitin giúp xác định được
tính chất của mẫu
* Xác định độ axetyl hóa DA bằng phương pháp phổ IR[3][5][6]:
DA được tính theo công thức của Roberts G.F:
DA(%) =

A1655
x 115

A3450

Trong đó:
A1655: diện tích dải hấp thụ tại bước sóng 1655 cm-1, đặc trưng cho dao
động hóa trị γC-O
A3450 : diện tích dải hấp thụ tại bước sóng 3450 cm-1, đặc trưng cho dao
động hóa trị γO-H
* Ngoài ra, còn nhiều phương pháp DA như: phương pháp phổ NMR,
phương pháp nhiệt phân sắc kí khí với sự có mặt của axit oxalic, phương pháp
chuẩn độ điện thế .

Đinh Thị La – K30A – Hóa

24


Khóa luận tốt nghiệp

Chương II – THỰC NGHIỆM
2.1. Nguyên liệu, hóa chất và dụng cụ thí nghiệm
2.1.1. Nguyên liệu và hóa chất sử dụng
- Mai mực ống (được thu mua từ các cơ sở chế biến thủy sản)
- Axit monocloaxetic ClCH2COOH
- Etanol 96%, tinh thể NaHCO3, dung dịch HCl, dung dịch NaOH, axit
axetic (CH3COOH)…
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị đo
-

Máy đo phổ FTIR Impact 410 (Đức), máy NMR – Bucker Avance

500MHz – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
- Cốc thủy tinh, đũa khuấy, máy khuấy từ, ống đong, nhiệt kế, tủ sấy,
các thiết bị gia nhiệt khác, ubelohd…

2.2. Quy trình tách chitin từ mai mực ống
Nghiền nhỏ 2kg mai mực khô ngâm trong 30kg H2O trong vòng 1
ngày, cho vào 0,6 lit dung dịch HCl và để trong vòng 2 – 3 ngày, rửa bằng
H2O đến pH = 7. Sau đó đem ngâm trong dung dịch NaOH 35% trong thời
gian 5 – 7 ngày. Sản phẩm đem rửa sạch bằng H2O đến pH = 7 và sấy khô thu
được chitin ở dạng vảy màu trắng, xốp không tan trong nước.
Để đánh giá hiệu suất tách chitin ta sử dụng công thức:
H% =

m1
x 100 %
m2

Với m1, m2 lần lượt là khối lượng của chitin và mai mực.

2.3. Quá trình deaxetyl hóa chitin tạo chitosan
Chitin được ngâm trong dung dịch NaOH 30% trong vòng 1 ngày với tỉ
lệ phần rắn/lỏng là 1/10. Dung dịch được gia nhiệt lên 80 – 900C trong thời
gian 3 giờ. Sau đó trung hòa bằng dung dịch axit HCl đến pH = 7, sản phẩm
thu được đem sấy khô ở 40 - 500C ta sẽ thu được chitosan (Kí hiệu sản phẩm
là: CTS).
Đinh Thị La – K30A – Hóa

25